“alternativas tecnológicas para el tratamiento de agua...

2006

Hacía un cumplimiento de los Objetivos de desarrollo de milenio en materia de agua

potable.

“Alternativas tecnológicas para el tratamiento de agua para consumo

humano”

Hacía un cumplimiento de los Objetivos de desarrollo de milenio en materia de agua

potable.

“Alternativas tecnológicas para el tratamiento de agua para consumo

humano”

Ing. Ricardo Torres, Asesor en Calidad del Agua, CEPIS/OPS/OMS

Posgrado de la Facultad de Ingeniería Ambiental de la UNI

14 de diciembre de 2006

OPCIONES TECNOLÓGICAS Y NIVELES DE SERVICIO

PARA EL ABASTECIMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE AGUA

OPCIONES TECNOLÓGICAS Y NIVELES DE SERVICIO

PARA EL ABASTECIMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE AGUA

OPCIÓN TECNOLÓGICAOPCIÓN TECNOLÓGICA

Conjunto de obras de ingenieríaque permiten el adecuado abastecimiento de agua

de una determinada comunidad

Conjunto de obras de ingenieríaque permiten el adecuado abastecimiento de agua

de una determinada comunidad

NIVEL DE SERVICIONIVEL DE SERVICIO

ategoría de atención al usuario de acuerdo a ondiciones:

físicas, económicas, y sociales

»Familiar»Multifamiliar

ategoría de atención al usuario de acuerdo a ondiciones:

físicas, económicas, y sociales

»Familiar»Multifamiliar

OPCIONES TECNOLOGICAS EN ABASTECIMIENTO DE AGUA

OPCIONES TECNOLOGICAS EN ABASTECIMIENTO DE AGUA

ONVENCIONALESConjunto de operaciones y rocesos que permiten un ervicio completo)Redes de distribución

on conexiones omiciliarias

ONVENCIONALESConjunto de operaciones y rocesos que permiten un ervicio completo)Redes de distribución

on conexiones omiciliarias

• NO CONVENCIONALES(Servicio básico)Protección de

manantialesBombas manuales,

molinos de vientoAguas de lluvia

• NO CONVENCIONALES(Servicio básico)Protección de

manantialesBombas manuales,

molinos de vientoAguas de lluvia

• Gravedad

NIVELES DE SERVICIO EN ABASTECIMIENTO DE AGUANIVELES DE SERVICIO EN

ABASTECIMIENTO DE AGUA

TIPO TECNOLOGIA FUENTE SERVICIO Gravedad ONVENCIONAL

Bombeo

Subterránea Superficial

Multifamiliar Familiar

Protección de vertientes

Subterránea Multifamiliar

Bombas manuales

Subterránea Familiar Multifamiliar

O ONVENCIONAL

Aguas de lluvia

Lluvia Familiar

SISTEMAS NO CONVENCIONALES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

SISTEMAS NO CONVENCIONALES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

Agua de lluviaAgua de lluvia

•Ventajas

• Fácil implementación

•Desventajas

• Apropiado para zonas lluviosas

• Capacidad de recolección es función del área de los techos de las viviendas

• Puede requerir de tratamiento para su uso.

Característica: Aprovecha el agua de lluvia caída sobre el techo de la vivienda

Bombas manualesBombas manuales

•Ventajas

• Agua de buena calidad microbiológica

• Ideal para poblaciones dispersas

• Fácil de operar y mantener.•Desventajas

• Necesidad de almacenamiento intra-domiciliario

• Agua expuesta a contaminación por acarreo, almacenamiento y manipulación

Característica: Extraen el agua subterránea sub superficial. Aplicables en suelos fácil de excavar y acuíferos poco profundos

Protección de manantialesProtección de manantiales

cterística: Aprovechamiento del agua que brota del subsuelo antiales) por medio de surtidores próximos a la fuente de agua. ralmente son de bajo caudal

•Ventajas

• Agua de buena calidad microbiológica

• Acondicionamiento simple

•Desventajas



SISTEMAS CONVENCIONALES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

SISTEMAS CONVENCIONALES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

GRAVEDAD SIN TRATAMIENTOGRAVEDAD SIN TRATAMIENTO

Característica: Abastecimiento de agua por medio de red de distribución a partir de manantiales situados en la parte alta de la localidad

Ventajas:

• El agua no requiere de tratamiento de clarificación

• Fácil de desinfectar

• Normalmente, se dispone de agua las 24 horas del día

• Nivel de servicio por conexiones domiciliarias y/o piletas públicasesventajas:

Producción de significativas cantidades de aguas residuales

GRAVEDAD CON TRATAMIENTOGRAVEDAD CON TRATAMIENTO

Característica: Abastecimiento de agua por medio de red de distribución a partir de fuentes superficiales que requieren de tratamiento y ubicados en la parte alta de la localidad

Ventajas:

• Normalmente, se dispone de agua las 24 horas del día

• Nivel de servicio por conexiones domiciliarias y/o piletas públicas

Desventajas:

• Requiere de mayor inversión por el tratamiento del agua

• Mayores costos operativos que los sistemas de gravedad sin tratamiento.

• Requiere de personal capacitado para la operación y el

BOMBEO SIN TRATAMIENTOBOMBEO SIN TRATAMIENTO

Característica:Abastecimiento de agua por medio de red de distribución y estación de bombeo que extrae el agua del sub suelo y lo impulsa al reservorio o al sistema de distribución

ntajas:

o requiere de tratamiento

ácil de desinfectar

ivel de servicio por onexiones domiciliarias y/o iletas públicas

Desventajas:

• Alta inversión de implementación.

• Requiere de personal especializado para su operación y mantenimiento

• El nivel de tarifas es afectado por los costos de operación de los equipos de

BOMBEO CON TRATAMIENTOBOMBEO CON TRATAMIENTO

Característica: Abastecimiento por medio de red de distribución a partir de aguas superficiales que requieren tratamiento y con ayuda de estaciones de bombeo que impulsan el agua al reservorio o a la red de distribución.

Ventajas

Desventajas

• Alto costo de implementación

• Nivel de tarifas elevados por el costo de la operación del sistema de tratamiento e impulsión

• Requiere de personal i li d

NIVELES DE SERVICIO EN ABASTECIMIENTO DE AGUANIVELES DE SERVICIO EN ABASTECIMIENTO DE AGUA

PILETAS PÚBLICASPILETAS PÚBLICAS

Característica: Abastecimiento de agua por medio de un sistema primario de distribución

Ventajas:

• Bajos costos de implementación

• Producción de bajos volúmenes de aguas residuales

Desventajas:



Piletas públicasPiletas públicas

Conexiones domiciliariasConexiones domiciliarias

Protección de manantial

Bomba manual

Agua de lluvia Pileta públicas Gravedad sin tratamiento

Gravedad con tratamiento

Bombeo sin tratamiento

Bombeo con tratamiento

OPCIONES TECNOLÓGICAS PARA EL TRATAMIENTO INTRA-

DOMICILIARIO DEL AGUA DE BEBIDA

OPCIONES TECNOLÓGICAS PARA EL TRATAMIENTO INTRA-

DOMICILIARIO DEL AGUA DE BEBIDA

MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL AGUA

nivel domiciliario

MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL AGUA

nivel domiciliario

International Network to Promote Household Water

Treatment and Safe Storage

World Health Organization

International Network to Promote Household Water

Treatment and Safe Storage

World Health Organization

ARACTERÍSTICASConducción por tuberíasProtección de pozos y manantialesAgua de lluviaDistancia de la fuente menor a 1 km de laviviendaCantidad de agua: más de 20 litros porper/día

ABASTECIMIENTO DE AGUA MEJORADA

CCESO A SUMINISTRO DE AGUA MEJORADA (2002)

MÉTODOS DE TRATAMIENTO

nivel intradomiciliario

MÉTODOS DE TRATAMIENTO

nivel intradomiciliario

Resumen de criterios de opciones de desempeño de HWTSCriterio 1: Estudios de laboratorio 2: Estudios de campo

3:¿Puede la intervención se

realizada a escala?Opción Virus Bacteria Protozoa¿Protecci

on Residual?

¿Aceptable a los

ususarios?

¿Impacto en la

salud?

Cloración Medio Alto Bajo Cloro SiSi4

estudios

Si – opera a escala de comunidad y

nacional

Filtración en arena Desconocido

Medio alto Alto No Si Desconoc

ido

Desconocido - opera a escala de

comunidad y regional

Filtros Cerámicos Desconocido

Medio alto Alto No Si

Si1 estudio(filtros

importados)



Disinfección solar Alto Alto AltoAlmacena

miento seguro

SiSi4

estudios



Filtración y Cloración Medio Alto Desconoci

do Cloro Si

Si1 estudio transversal sin publicar



Floculación y Cloranción Alto Alto Alto Cloro Si

Si5

t di

Si - opera a escala de comunidad y

i l

ALMACENAMIENTO NIVEL

INTRADOMICILIARIO

ALMACENAMIENTO NIVEL

INTRADOMICILIARIOEnvases cerámicosBaldesOllasCalabazasRecipientes flexibles (bolsas)BarrilesCisternasBotellasEnvases de latónEnvases patentados (CDC, oxfam, etc)

MÉTODOS FÍSICOSMÉTODOS FÍSICOS

EbulliciónExposición al solRadiación UV (lámparas)SedimentaciónFiltraciónAeración

MÉTODOS FÍSICOS-QUÍMICOS


• Coagulación floculación sedimentación• Adsorción (carbón, arcilla, etc)• Intercambio iónico• Cloración• Ozonación• Dióxido de cloro• Iodación (metálico, sales o resinas)• Tratamiento ácido base con jugos cítricos,

sales básicas, etc.• Plata o cobre o combinación de ellas• Sistemas combinados

PROCESOS TÉRMICOS DE DESINFECCIÓN

PROCESOS TÉRMICOS DE DESINFECCIÓN

Altas temperaturas desnaturalización de las proteínas y la hidrólisis de otros componentes las células vegetativas. Bacterias 40 y los 100ºC,Algas, protozoarios y hongos 40 y los 60ºCEsporas 120ºC en calor húmedo 20 min.

170ºC en calor seco 90 min.

Altas temperaturas desnaturalización de las proteínas y la hidrólisis de otros componentes las células vegetativas. Bacterias 40 y los 100ºC,Algas, protozoarios y hongos 40 y los 60ºCEsporas 120ºC en calor húmedo 20 min.

170ºC en calor seco 90 min.

EBULLICIÓNEBULLICIÓNMétodo eficaz y accesible

Restringido por la creciente escasez de combustible

COMENDACIONES:Hervir en un recipiente tapadoFranca ebullición entre 5 y 15 minutosEvitarse la aeración posterior (recontaminación)Una vez hervida, dejarse enfriar y vaciarse directamente al vaso o recipiente para su consumoNo introducir recipiente dentro del agua hervidaConsumirse dentro de las 24 h

Método eficaz y accesible Restringido por la creciente escasez de combustible

COMENDACIONES:Hervir en un recipiente tapadoFranca ebullición entre 5 y 15 minutosEvitarse la aeración posterior (recontaminación)Una vez hervida, dejarse enfriar y vaciarse directamente al vaso o recipiente para su consumoNo introducir recipiente dentro del agua hervidaConsumirse dentro de las 24 h

PASTEURIZACIÓNPASTEURIZACIÓNMayor a 62.8ºC durante 30 minutos71.7º durante 15 segundos

Suficientes para remover las bacterias, rotavirus y enterovirus Giardia lamblia (resistentes a la cloración)

56ºC 10 min, Entamoeba histolytica 50ºC

Mayor a 62.8ºC durante 30 minutos71.7º durante 15 segundos

Suficientes para remover las bacterias, rotavirus y enterovirus Giardia lamblia (resistentes a la cloración)

56ºC 10 min, Entamoeba histolytica 50ºC

PROCESOS FOTOQUÍMICOS

PROCESOS FOTOQUÍMICOS

Radiación ionizante del tipo ultravioleta (UV)Radiación electromagnética de la luz visible

Radiaciones dañan las moléculas de los ácidos nucleicosAplicables en el trópico (de preferencia entre los 15 y los 35° de latitud)Radiación solar incidente con valores mayores a >500 W/m2Niveles acumulados de radiación solar mayor a 4000 W hs/m2 (5 ó 6 horas) inactiva 100% de bacterias

Radiación ionizante del tipo ultravioleta (UV)Radiación electromagnética de la luz visible

Radiaciones dañan las moléculas de los ácidos nucleicosAplicables en el trópico (de preferencia entre los 15 y los 35° de latitud)Radiación solar incidente con valores mayores a >500 W/m2Niveles acumulados de radiación solar mayor a 4000 W hs/m2 (5 ó 6 horas) inactiva 100% de bacterias

FUENTES DE LUZ UVFUENTES DE LUZ UV

Es la porción del espectro electromagnéticoSe encuentra entre los rayos X y la luz visible Se han definido cuatro regiones del espectro UV:– Vacío UV entre 100 y 200nm, – UVC entre 200 y 280nm, – UVB entre 280 y 315nm, y – UVA entre 315 y 400nm

La aplicación práctica basado en la capacidad germicida de UVC y UVB.

Es la porción del espectro electromagnéticoSe encuentra entre los rayos X y la luz visible Se han definido cuatro regiones del espectro UV:– Vacío UV entre 100 y 200nm, – UVC entre 200 y 280nm, – UVB entre 280 y 315nm, y – UVA entre 315 y 400nm

La aplicación práctica basado en la capacidad germicida de UVC y UVB.

REDUCCIÓN DE MICROORGANISMOSPOR RADIACIÓN UV (99%

inactivación)

REDUCCIÓN DE MICROORGANISMOSPOR RADIACIÓN UV (99%

inactivación)

MICROORGANISMOS RADIACIÓNmJ/cm2

BACTERIAS 7VIRUS 59PROTOZOARIOS

Giardia 5Criptosporidium (99.9%) 10

FACTORES SIGNIFICATIVOS Y DETERMINANTES EN LA REMOCIÓN

DE LOS MICROORGANISMOS

FACTORES SIGNIFICATIVOS Y DETERMINANTES EN LA REMOCIÓN

DE LOS MICROORGANISMOSa intensidad de la luz solar y el tiempo de exposición epende de la localización geográfica (latitud), ariaciones estacionales, nubes, el rango efectivo de ngitudes de onda de la luz y la hora.a clase de bacterias expuestas, la naturaleza y omposición del medio y la presencia de nutrientes apaces de soportar el crecimiento y la multiplicación e los microorganismos. tipo y las características de los recipientes (color,

orma, tamaño, grosor y transparencia a la luz del sol)grado de turbiedad paso de luz y volumen

a intensidad de la luz solar y el tiempo de exposición epende de la localización geográfica (latitud), ariaciones estacionales, nubes, el rango efectivo de ngitudes de onda de la luz y la hora.a clase de bacterias expuestas, la naturaleza y omposición del medio y la presencia de nutrientes apaces de soportar el crecimiento y la multiplicación e los microorganismos. tipo y las características de los recipientes (color,

orma, tamaño, grosor y transparencia a la luz del sol)grado de turbiedad paso de luz y volumen



• Coagulación floculación sedimentación• Adsorción (carbón, arcilla, etc)• Intercambio iónico• Cloración• Ozonación• Dióxido de cloro• Iodación (metálico, sales o resinas)• Tratamiento ácido base con jugos cítricos, sales básicas, etc.

• Plata o cobre o combinación de ellas• Sistemas combinados

DESINFECCIÓN DEL AGUADESINFECCIÓN DEL AGUA

Proceso de destrucción o inactivación de agentes

patógenos y otros microorganismos indeseables.

Proceso de destrucción o inactivación de agentes

patógenos y otros microorganismos indeseables.

VENTAJAS DE LA DESINFECCIÓN

VENTAJAS DE LA DESINFECCIÓN

Superar riesgo de contaminación de la fuenteProtege al agua en la aducción y distribuciónControla contaminación al nivel intra-domiciliario (almacenamiento)Resguarda contra inadecuada operación y mantenimiento

Superar riesgo de contaminación de la fuenteProtege al agua en la aducción y distribuciónControla contaminación al nivel intra-domiciliario (almacenamiento)Resguarda contra inadecuada operación y mantenimiento

CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN UN DESINFECTANTE DE AGUACARACTERÍSTICAS DESEABLES

EN UN DESINFECTANTE DE AGUA

Destruir o inactivar los microorganismospatógenos en un tiempo prudencialSer fiable dentro del rango de condicionesen que se encuentra el agua (caudal,temperatura, pH)Mantener un residual en el sistema dedistribución para evitar la recontaminación

Destruir o inactivar los microorganismospatógenos en un tiempo prudencialSer fiable dentro del rango de condicionesen que se encuentra el agua (caudal,temperatura, pH)Mantener un residual en el sistema dedistribución para evitar la recontaminación

CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN UN DESINFECTANTE DE AGUA

CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN UN DESINFECTANTE DE AGUA

No introducir ni producir sustancias tóxicas(debajo de los valores guía)Ser seguro y conveniente de manejar yaplicarDeterminación exacta rápida y apropiada dea concentración.

Razonable costo del equipo, instalación,operación, mantenimiento y reparación

No introducir ni producir sustancias tóxicas(debajo de los valores guía)Ser seguro y conveniente de manejar yaplicarDeterminación exacta rápida y apropiada dea concentración.

Razonable costo del equipo, instalación,operación, mantenimiento y reparación

MÉTODOS DE DESINFECCIÓNMÉTODOS DE

DESINFECCIÓNFÍSICOS QUÍMICOS

UltrafiltraciónUltrasonidoÓsmosis inversaElectroforéticoEbulliciónCongelación

Cloro

Gas

Hipoclorito sodiocalcio

Dióxido de cloroCloraminasOtros: Dicloroisocianuratode sodio

Permanganato de potasioYodoBromoOzonoPeróxido de hidrógenoPlata

Radiación onizante

Gamma

Ultravioleta

PRODUCTOS PARA LA CLORACIÓN

PRODUCTOS PARA LA CLORACIÓN

COMPUESTO PRESENTACIÓN APLICACIÓN % DE Cl2 ACTIVO

oclorito de sodio(comercial) Líquido Solución 10-15

oclorito de sodio(electrólisis) Líquido Solución 0,6-1,0

oclorito de calcio Sólido Solución 30-70

Cal clorada Sólido Solución 25-35

Cloro orgánico Sólido Polvo-solución 60-90

Cloro gas Gas Gas-líquido 100

CONCENTRACIÓN DEL DESINFECTANTE EN EL AGUA DE

CONSUMO

CONCENTRACIÓN DEL DESINFECTANTE EN EL AGUA DE

CONSUMO• La adecuada desinfección requiere

conocer la demanda de cloro (determina la dosis correcta del desinfectante a ser aplicado)

• Dosis recomendada en el agua de consumo humano: 0,2 a 0,5 mg Cl2/L

• La adecuada desinfección requiere conocer la demanda de cloro (determina la dosis correcta del desinfectante a ser aplicado)

• Dosis recomendada en el agua de consumo humano: 0,2 a 0,5 mg Cl2/L

TIEMPO DE CONTACTOTIEMPO DE CONTACTO

Tiempo mínimo para lograr destrucción de bacterias, virus y protozoos

30 minutos, con una concentración de cloro residual de 0,5 mg Cl2/L.

Tiempo mínimo para lograr destrucción de bacterias, virus y protozoos

30 minutos, con una concentración de cloro residual de 0,5 mg Cl2/L.

DEMANDA DE CLORODEMANDA DE CLORO

Las reacciones de oxi-reducción originan el consumo de cloro (demanda de cloro)La demanda está directamente relacionada con la calidad del agua debido a la concentración y naturaleza de las sustancias químicas presentes

Las reacciones de oxi-reducción originan el consumo de cloro (demanda de cloro)La demanda está directamente relacionada con la calidad del agua debido a la concentración y naturaleza de las sustancias químicas presentes

CONSIDERACIONESFINALES

CONSIDERACIONESFINALES

os métodos físico-químicos pueden ser fácilmente disponibles yrácticos de emplear, como también difíciles de conseguir yomplicados de emplear a nivel de vivienda

ueden ser económicos o costosos y la efectividad microbioló-ica es muy variada.

l uso de cualquiera de las tecnologías demanda la aplicación deuidados para lo cual es recomendable ejecutar el análisis deeligro e identificación de los puntos críticos de control (HACCP).

a aplicación de cualquiera de las tecnologías no es sencilla,emanda un gran esfuerzo de planificación, implementación yobre todo de seguimiento

http://www.bvsde.paho.org

Muchas gracias por su atenció[email protected]

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